镁冶炼

摘要：中国的镁资源居世界第一，镁制品的应用和研究领域居世界领先地位。2000年以来，国内原镁产量逐年递增，年增长率基本保持在7%～8%，独有的资源优势和皮江法炼镁技术在国内的推广，使中国成为世界第一大原镁生产国，原镁产量和产能均居全球第一，2023年我国原镁产能136万吨，近几年基本稳定；原镁产量82.24万吨，同比缩减11.9%；镁合金产量34.52万吨，同比缩减3.5%；镁粉产量11.94万吨，同比增长15%。

一、综述

中国的镁资源居世界第一，镁制品的应用和研究领域居世界领先地位。电解法和硅热法是最主要的2种镁冶炼方法，电解法是从尖晶石、卤水、海水中将含有氯化镁的溶液脱水或焙融成氯化镁熔体，然后进行电解；硅热法是用硅铁作为还原剂，对碳酸盐煅烧产生的氧化镁进行热还原。

二、行业政策

自“十二五”开始，国家对镁产业给以明确的政策支持，2011年出台了《镁行业准入条件》。2017年以来，先后发布的《新材料产业发展指南》《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》（2016版）《外商投资产业指导目录（2017年修订）》《重点新材料首批次应用示范指导目录（2019年版）》《西部地区鼓励类产业目录（2020年本）》等文件中均将镁作为引导和鼓励发展的新材料列入其中。近年来。在“双碳”背景下，伴随电力和环保成本的不断攀升，高污染、低自然利用率的传统原镁生产企业面临危机，迫切需要优化调整产品结构和加快技术升级改造。《有色金属行业智能制造标准体系建设指南（2023版）》《有色金属行业稳增长工作方案》《产业结构调整指导目录（2024年本）》相关政策的提出，为镁产业的规范发展做出顶层设计。

2023年以来我国镁冶炼行业相关政策

三、行业壁垒

1、技术壁垒

镁冶炼过程是一项高度专业化的技术活动，它涉及到高温环境下的复杂化学反应和高能耗的冶炼工艺。在这一过程中，不仅要求使用先进的冶炼技术和高精度的设备，还依赖于具备丰富经验和专业知识的操作人员来确保冶炼过程的稳定与高效。当前，随着全球能源紧张局势的加剧和环保意识的日益提升，如何降低镁冶炼过程中的能耗、优化冶炼工艺，提高能源利用效率和产品质量，已成为行业发展的重要课题。这一挑战不仅要求冶炼企业不断投入研发力量，探索新的冶炼技术和工艺，还需要他们加强与国际先进企业的合作与交流，引进和消化吸收先进技术，提升自身的技术水平和竞争力。

2、资金壁垒

镁冶炼行业是一个资本密集型产业，其运营与发展需要庞大的资金投入。从设备购置到原料采购，从研发支出到环保设施投入，每一个环节都涉及到大量的资金流动。对于新进入者来说，这无疑构成了巨大的资金压力。设备购置是镁冶炼行业的基础投入。先进的冶炼设备不仅能够提高生产效率，还能保证产品质量，但这同时也意味着巨大的资金投入。新进入者需要投入大量资金购置这些设备，以满足生产需求。原料采购也是一项重要的支出。镁冶炼所需的原料种类繁多，价格波动较大，新进入者需要确保稳定的原料供应，这同样需要一定的资金储备。

3、环保壁垒

镁冶炼过程是一个复杂的工业流程，其中不可避免地会产生废渣、废气等污染物，这些污染物若未经妥善处理，将对环境造成显著的负面影响。随着全球环保意识的日益增强，各国政府对于工业污染的监管力度也在不断加大，对镁冶炼行业的环保要求也愈发严格。新进入者若想在这一行业中立足，必须高度重视环保问题，并投入大量资金用于环保设施的建设和运营。这些设施包括但不限于废气处理系统、废渣处理装置以及废水处理设备等，旨在确保镁冶炼过程中产生的污染物得到有效控制和减排。同时，新进入者还需积极采用先进的环保技术和工艺，提高资源利用效率，减少污染物的产生和排放。这不仅有助于满足政府的环保要求，也有助于提升企业的社会形象和市场竞争力。

四、产业链

镁冶炼产业链包含上游提炼、中游铸造塑性及下游深加工。上游提炼主要包括镁矿石的分离、提炼，海水盐湖提炼等，从含有镁元素菱镁矿、白云石等提炼出原镁；中游铸造塑性是将原镁转化为镁合金，再对镁合金通过铸造和变形的成型工艺以生产镁合金合成型材与铸件；通过压铸对镁合金进行深加工，形成能满足下游特殊性能需求的镁合金系列材料。下游应用主要为合金，涉及产业领域逐步扩大。由于合金较高性价比，及上游资源的丰富储量，其作为新兴轻质材料在汽车、3C和航空航天领域的应用逐渐普及，目前全球新生产汽车方向盘骨架基本均采用合金为材料，伴随行业节能减排的要求提升以及材料行业迭代更新，行业发展前景广阔。

镁冶炼行业产业链

菱镁矿

辽宁菱镁矿业有限公司

海城菱镁矿集团有限公司

岫岩满族自治县菱镁矿业有限责任公司

白云岩

山东鲁阳白云岩矿业有限公司

武夷山市白云岩茶业有限公司

邢台县东鼎白云岩厂

盐湖镁卤水

上游

南京云海金属股份有限公司

三祥新材股份有限公司

陕西天宇镁业集团有限公司

上海瑞格镁业有限公司

中游

汽车领域

军工领域

医疗领域

航空领域

下游

五、行业现状

中国的镁资源居世界第一，镁制品的应用和研究领域居世界领先地位。2000年以来，国内原镁产量逐年递增，年增长率基本保持在7%～8%，独有的资源优势和皮江法炼镁技术在国内的推广，使中国成为世界第一大原镁生产国，原镁产量和产能均居全球第一，2023年我国原镁产能136万吨，近几年基本稳定；原镁产量82.24万吨，同比缩减11.9%；镁合金产量34.52万吨，同比缩减3.5%；镁粉产量11.94万吨，同比增长15%。我国镁业已由当初的年产20万吨逼近百万吨规模，并逐步向能源优势地区转移，主要在陕西、山西等地区，冶炼产能集中度不断提升。

2015-2023年中国原镁产量情况

六、发展因素

1、有利因素

（1）国家多部委出台涉镁政策，规范支持镁产业发展

2023年1月13日三部门组织开展2023年重点新材料首批次应用保险补偿机制试点工作，工业和信息化部、财政部、银保监会印发通知，组织开展2023年重点新材料首批次应用保险补偿机制试点工作，明确生产《重点新材料首批次应用示范指导目录（2021年版）》镁新材料产品。2023年3月1日，工业和信息化部办公厅印发《有色金属行业智能制造标准体系建设指南（2023版）》。2023年4月24日，工信部组织编制了《建材工业鼓励推广应用的技术和产品目录（2023年本）》。镁渣被列入绿色化水泥窑协同处置技术。2023年8月28日，工业和信息化部、国家发展改革委、财政部、等七部门联合印发《有色金属行业稳增长工作方案》开展铜、铝、铅、锌、镁等重点行业规范公告管理和培育骨干企业，引导镁等企业开展节能降碳工艺升级改造。2023年度重点用能行业能效“领跑者”企业遴选工作启动2023年12月7日，为突出能效标准引领作用，创建一批能效标杆企业，推动工业节能降碳，工业和信息化部、国家发展改革委、国家市场监督管理总局等三部门联合印发通知，组织开展2023年度重点行业能效“领跑者”企业推荐工作，实施范围包括镁冶炼等37个细分行业。2023年12月29日，国家发展和改革委员会发布《产业结构调整指导目录（2024年本）》对镁业的发展有了新的规划。

（2）行业企业软实力不断增强，品牌价值日益凸显

2023年3月23日，工业和信息化部公布2022年度绿色制造名单，包括绿色工厂874家、绿色设计产品643个、绿色工业园区47家、绿色供应链管理企业112家。镁业分会副会长单位山西东义煤电铝集团煤化工有限公司、理事单位广东伊之密精密注压科技有限公司上榜绿色工厂名单。2023年6月，嘉瑞的研发项目“一种高导热性能压铸镁合金材料及其制备方法”获得香港创新科技及制造业联合总会颁发“2023亚洲国际创新发明大奖”金奖。2023年11月29日，嘉瑞集团再度荣获香港创新科技及制造业联合总会颁发的“2023亚洲国际创新发明大奖”金奖。3个获奖项目分别是：镁钢复合建筑模板、镁合金折叠轮椅及防细菌聚合物复合材料。2023年12月14日，中国有色金属工业科学技术奖励工作办公室发布2023年度中国有色金属工业科学技术奖评审通过项目公告，此次共评出一等奖99项，二等奖93项，三等奖24项。运载装备轻量化用铝、镁合金高效设计制造关键技术与产业化应用、镁基固态储运氢材料与技术（发明）、薄壁镁合金复杂构件高精度制备技术及应用、镁合金挤压铸造材料—工艺—装备全流程宏微观集成设计系统及应用（发明）获得一等奖，高性能镁合金复杂薄壁压铸成形技术获得二等奖。

（3）盐湖电解法炼镁关键技术联合攻关有进展

2023年12月20日，青海省科学技术厅和青海汇信资产管理有限责任公司共同发榜的首个青海省“揭榜挂帅”重大科技专项“盐湖老卤制备无水氯化镁关键技术研究及应用”项目验收及成果评价会召开。该项目研究了盐湖老卤制备无水氯化镁关键技术并且进行了产业化应用，解决了盐湖老卤制备无水氯化镁存在粘壁、爆粉、塔盘堵塞等“卡脖子”关键技术难题，在青海盐湖镁业有限公司原生产线改造建成世界唯一一条每小时产能超过6吨的生产线，实现连续稳定运行，成果达到国际领先水平。

（4）产业政策明朗，镁价波动趋向稳定

2023年，政策因素对市场影响较大，镁价受此影响波动频繁。2023年，府谷地区镁价最低价在20000元/吨；5月份，陕西府谷县召开中央生态环境保护督察典型案例兰炭产业问题整改专题推介会，强调要严格按照中央生态环境保护督察组的整改要求，坚决完成整改任务，受此消息影响，工厂惜售挺价，镁价快速上涨，报价一度高达30000元/吨；随后，镁价大幅震荡，在府谷镁企业升级改造完成复产复工之际，镁价再度大幅走低，跌至20200元/吨。

2、不利因素

（1）产业发展起步晚，基础薄弱，产品附加值低，高端设备受制于人

与发达国家相比，我国镁相关产业起步较晚，底子薄，产品结构仍未能改变以镁锭等初级产品为主，深加工产品有限的格局，产品附加值低，高品质基础材料产量低，镁资源的利用总体上处于价值链和产业链的中低端。关键生产工艺技术与国外相比差距较大，高端生产设备对外依存度高，存在“卡脖子”问题。研发所需的设备和技术也存在受制于人的现象，许多高端镁合金材料的研发面临困难，性能提升缓慢，在国际市场上竞争力低。此外，我国镁生产企业的数字化、智能化水平较低，相对于发达国家，整个行业缺乏系统而完备的标准制定、检验检测、评价等支撑体系。

（2）镁冶炼行业高污染、高耗能较为严重，皮江法炼镁仍为主流工艺

电解法炼镁目前仍难以成为我国主流的炼镁工艺，主要原因在于电解法成本高昂，吨镁投资约7万元，是皮江法的10倍，难以被下游市场所接受。随着近年来皮江法炼镁生产工艺和技术水平的提升，相关企业的生产清洁水平有较大提升，能耗水平显著降低，但与铜、铝、铅、锌等金属冶炼行业相比“，两高”问题仍较为严重。根据相关城市的环统数据和企业申报的排污许可资料，皮江法炼镁企业每生产1t镁大约需消耗标煤4.5t、新水9t、白云石11t、硅铁1t，产生约43.9kg烟尘、37.3kgSO2和5t废渣。因此，镁冶炼在生态环境部公布的《环境保护综合名录（2017版）》中被确定为高污染行业，在国家发改委公布的2019版《产业结构调整指导目录》中被确定为限制类行业。

（3）科研体系有待健全，研发投入强度低，人才队伍建设仍需提高

以企业为主导的产业科研体系尚未健全，相关企业的研发投入强度较低，科研经费紧张，科技成果转化率低，“产学研用”合作不紧密，企业、科研院所、地方政府间的合作尚未形成体系。人才队伍建设水平有待提高，人才培育机制和人才激励政策不完善。另外，针对投资运用新技术所可能产生的风险缺乏政府保障机制，科研单位的新技术很难在企业中得到推广。

（4）镁及镁合金材料产业产能过剩的压力与风险加大，大量企业不符合准入条件

随着内需的不断回暖和“双碳”背景，新能源汽车等战略性新兴行业对轻量化金属材料的需求预期，近年来，镁及镁合金产业已成为投资热点之一，特别是2021年、2022年上半年镁价大幅上涨，催发了国内外新一轮镁冶炼投资热潮。在过去的10a里，我国镁产能利用率仅53%，产能过剩问题不断凸显。据不完全统计，目前国内已经获批的镁冶炼投资项目的总产能近60万t，2021年我国镁冶炼产能约138万t，如不考虑政策上的引导，预计3～5a之后，我国镁冶炼总产能将突破230万t，增幅超50%，镁冶炼行业的产能过剩问题将十分严峻。另一方面，行业内仍有许多小型镁企业不符合工信部《镁行业准入条件》，企业数量占27%，规模最小的企业产能仅0.2万t/a，远低于1.5万t/a的行业准入标准。

（5）废镁回收利用率低，未形成体系

废镁的主要来源是报废的镁合金零部件和在生产过程中产生的废料与切屑［7］。根据国际镁协会数据，镁合金铸件在成品中的平均利用率约为50%。我国从事镁合金加工的企业受自身规模限制，加工后的废料一般不再作为高纯度镁使用，这在造成资源浪费的同时，也提高了生产成本。国外镁企业受制于行业严格的环境保护法，对废镁回收的重视程度远高于我国，在回收方法、保护方法、重熔设备等方面开展了大量科研工作，并逐渐形成了规模化的废镁回收产业，回收后的使用量已占据一定比例的下游消费市场。与发达国家相比，我国仍未能形成贯穿资源开采、加工、应用，直至回收的完整镁产业链。

七、竞争格局

我国镁冶炼行业集中度不高，行业头部企业与其他中小企业之间差距较大，CR3约为14%，CR10约为32%，产量在3万t以上的头部原镁冶炼生产企业共13家，市场占有率达35.9%。作为全行业的龙头企业，云海金属的原镁产量2022年达10万t，市场份额达9%。近年来，由于环保政策的不断收紧，小型镁企越来越难以达到1.5万t的行业产能最低门槛。未来3～5a，伴随供给侧结构性改革的深入推进和镁行业淘汰落后产能的逐步展开，行业集中度有望大幅提升。

我国镁冶炼重点企业介绍

八、发展趋势

1、汽车轻量化拉动镁合金材料需求

由工信部指导，中国汽车工程学会牵头编制的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》中提出了汽车行业的未来发展路线，即近期以完善高强度钢应用体系为重点，中期以形成轻质合金应用体系为方向，远期形成多材料混合应用体系为目标，明确指出到2025年、2030年、2035年乘用车（含新能源）100km平均油耗应分别降至4.6，3.2，2.0L。目前，铝合金主要应用在车身结构等主要零部件上，而镁合金主要应用在汽车壳体类与支架类等次要零部件上，包括仪表盘支架、显示屏支架等。若使用镁合金替代铝合金，车身整体质量将优化30%～40%，随着镁铝价格比的不断缩小以及镁合金加工压铸技术的提升，未来镁合金替代铝合金更广泛地运用在车身制造上已成为趋势。

2、“3C”市场应用成熟且需求稳定

由于镁合金轻量化、减震性好、散热快、电磁波屏蔽性佳等优点，在消费电子领域应用广泛，“3C”市场是镁的第二大应用市场。手机、笔记本电脑的支撑框架和背面壳体通常使用镁合金制作，以提高整个机身的轻薄程度和耐久性，中高端及专业数码单反相机的骨架一般也是由镁合金制成的，既可以保证坚固性，又可实现设备的便携性。总体来看，镁合金在“3C”领域的应用市场已趋于成熟，预计未来对镁合金的消费量维持在稳定水平。

3、镁建筑模板性能优异，镁代铝前景广阔

住房和城乡建设部印发的《“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划》明确提出了“建设高品质绿色建筑，促进绿色建材推广应用”的总体规划方向，绿色、节能、可持续是未来建筑行业的发展趋势。镁建筑模板在保留了铝模板优势的基础上，存在以下优点：①密度低，轻质量。每平米镁建筑模板比铝建筑模板轻约25%，方便拆装，降低了工人建筑工作和清理建筑垃圾的难度。②耐碱。不与混凝土发生反应，清洗后可实现再利用；③回收效率高。镁合金模板可回收重新冶炼制作成镁锭或镁棒，在该过程中其物理特性不变，这是其他金属材料无法实现的。考虑到镁建筑模板的优势和加工技术路径的统一，未来实现规模化生产前景广阔。

4、镁基储氢，未来可期

氢气由于其密度低、易爆炸的特征，存储与运输方面的困难一直是约束氢能产业快速发展的瓶颈，大力发展低廉、高效、安全的储氢材料对实现我国氢能产业的规模化发展具有决定性作用。对新型储氢材料的研究与推广对新能源汽车、风能光能产业、电力行业等领域有重要价值，对实现国家氢能战略意义重大。与金属氢化物、碳纳米管等传统固态氢材料相比，镁基储氢材料具有丰富、廉价、易得、环保等优点，是最具应用前景的固态储氢材料。镁作为最理想的新型储氢材料之一，其吸氢容量远超标准，高达7.6%，且在储氢过程中不释放任何有害气体。我国作为全球最大的镁生产国和出口国，随着镁基储氢科研工作的不断开展，相关产业未来发展潜力巨大。